ความเร็วแสงเป็นค่าคงที่พื้นฐานในฟิสิกส์ ซึ่งแสดงถึงความเร็วสูงสุดที่พลังงาน สสาร และข้อมูลทั้งหมดในจักรวาลสามารถเดินทางได้ มีบทบาทสำคัญในด้านต่างๆ เช่น แสง ฟิสิกส์ และรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ความเร็วแสงเขียนแทนด้วย 'c' และมีค่าประมาณ 299,792,458 เมตรต่อวินาที (m/s) ในสุญญากาศ
แสงเป็นรูปแบบหนึ่งของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มองเห็นได้ด้วยตามนุษย์ อย่างไรก็ตาม การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจะแผ่ขยายช่วงความยาวคลื่นที่หลากหลาย ตั้งแต่รังสีแกมมาสั้นไปจนถึงคลื่นวิทยุยาว แสงมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวเนื่องจากแสดงคุณสมบัติทั้งคล้ายคลื่นและคล้ายอนุภาค ซึ่งเรียกว่าความเป็นคู่ของอนุภาคระหว่างคลื่น ลักษณะสองประการนี้ทำให้แสงเดินทางผ่านสุญญากาศในอวกาศได้โดยไม่ต้องใช้ตัวกลาง ซึ่งทำให้แตกต่างจากคลื่นประเภทอื่นที่ต้องใช้ตัวกลางของวัสดุในการแพร่กระจาย
ความคงที่ของความเร็วแสงโดยไม่คำนึงถึงการเคลื่อนที่ของผู้สังเกต เป็นหนึ่งในการค้นพบที่แหวกแนวในศตวรรษที่ 20 ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ตามทฤษฎีนี้ กฎฟิสิกส์จะเหมือนกันสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่ไม่เร่งความเร็ว และความเร็วแสงในสุญญากาศจะเท่ากันไม่ว่าผู้สังเกตการณ์จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าใด หลักการนี้นำไปสู่การตระหนักว่าอวกาศและเวลาเกี่ยวพันกันเป็นความต่อเนื่องเดียวที่เรียกว่ากาลอวกาศ และวัตถุที่เคลื่อนที่มีประสบการณ์ด้านเวลาแตกต่างไปจากวัตถุที่อยู่นิ่ง
ตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมา มีการทดลองต่างๆ มากมายเพื่อวัดความเร็วแสงด้วยความแม่นยำที่เพิ่มขึ้น ความพยายามที่ประสบความสำเร็จเร็วที่สุดครั้งหนึ่งเกิดขึ้นโดย Ole Rømer ในปี 1676 โดยสังเกตการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ Io ของดาวพฤหัสเพื่อประมาณความเร็วแสง วิธีการที่โดดเด่นอีกวิธีหนึ่งคิดค้นโดยอัลเบิร์ต เอ. มิเชลสันในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 โดยใช้ระบบกระจกหมุนได้ การทดลองของมิเชลสันมีความแม่นยำอย่างมากและเป็นรากฐานสำหรับการวัดสมัยใหม่ ซึ่งโดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับเทคนิคที่ซับซ้อนสูง เช่น เลเซอร์อินเทอร์เฟอโรเมทรี
ความคงที่ของความเร็วแสงมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาล โดยจะกำหนดขีดจำกัดความเร็วสากลสำหรับการส่งข้อมูลและการเคลื่อนไหวของวัตถุ ขีดจำกัดนี้นำไปสู่ผลกระทบต่างๆ เช่น การขยายเวลาและการหดตัวของความยาว ซึ่งทำนายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ตัวอย่างเช่น ยิ่งนักเดินทางในอวกาศเข้าใกล้ความเร็วแสงมากเท่าไร เวลาของพวกเขาก็จะผ่านไปช้าลงเท่านั้นเมื่อเทียบกับคนที่เหลืออยู่บนโลก ปรากฏการณ์นี้ได้รับการยืนยันจากการทดลองต่างๆ เช่น การสังเกตการสลายตัวของอนุภาคที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกับแสง
ความเร็วแสงยังมีบทบาทสำคัญในเทคโนโลยีสมัยใหม่อีกด้วย ตัวอย่างเช่น ระบบระบุตำแหน่งบนพื้นโลก (GPS) จำเป็นต้องคำนึงถึงความเร็วแสงที่จำกัดเพื่อคำนวณตำแหน่งที่แม่นยำ ในโทรคมนาคม ความเร็วแสงในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงจะจำกัดความเร็วในการส่งข้อมูลระหว่างสถานที่ต่างๆ นอกจากนี้ การทำความเข้าใจพฤติกรรมของแสงและความเร็วเป็นสิ่งสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น คอมพิวเตอร์ควอนตัมและการสื่อสาร
แม้ว่าความเร็วแสงจะคงที่ในสุญญากาศ แต่ความเร็วแสงจะช้าลงเมื่อเดินทางผ่านตัวกลางใดๆ เช่น อากาศ น้ำ หรือแก้ว ความเร็วที่ลดลงนี้ขึ้นอยู่กับดัชนีการหักเหของตัวกลาง \(n\) ซึ่งกำหนดเป็น \(n = \frac{c}{v}\) โดยที่ \(v\) คือความเร็วแสงในตัวกลาง ปรากฏการณ์นี้อธิบายว่าทำไมแสงจึงโค้งงอหรือหักเหเมื่อแสงผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลาง ซึ่งเป็นพฤติกรรมที่ใช้ในเลนส์ ปริซึม และอุปกรณ์เกี่ยวกับการมองเห็นอื่นๆ
คำถามที่น่าสนใจที่สุดข้อหนึ่งในวิชาฟิสิกส์คือ เป็นไปได้หรือไม่ที่จะเกินความเร็วแสง ตามทฤษฎีฟิสิกส์ในปัจจุบัน โดยเฉพาะทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ การทำเช่นนั้นจะต้องใช้พลังงานอนันต์ ซึ่งทำให้วัตถุใดๆ ที่มีมวลเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ อย่างไรก็ตาม การวิจัยในด้านต่างๆ เช่น กลศาสตร์ควอนตัม และแนวคิดเรื่อง "การขับเคลื่อนวาร์ป" ในฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ยังคงสำรวจความเป็นไปได้ของการเกินขีดจำกัดความเร็วสากลนี้ แม้ว่าจะยังไม่มีการค้นพบวิธีปฏิบัติในทางปฏิบัติก็ตาม
ความเร็วแสงเป็นรากฐานสำคัญของความเข้าใจจักรวาลของเรา ซึ่งส่งผลต่อทุกสิ่งตั้งแต่กฎพื้นฐานของฟิสิกส์ไปจนถึงการออกแบบเทคโนโลยีสมัยใหม่ ความคงที่ของผู้สังเกตการณ์ทุกคนทำให้เกิดรากฐานสำหรับทฤษฎีสัมพัทธภาพ ซึ่งได้เปลี่ยนรูปแบบความเข้าใจของเราเกี่ยวกับอวกาศ เวลา และแรงโน้มถ่วง แม้จะทำหน้าที่เป็นขีดจำกัดความเร็วสากล แต่ความเร็วแสงยังคงเป็นแรงบันดาลใจให้นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรสำรวจขีดจำกัดของความเข้าใจและเทคโนโลยีของเรา
